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Modélisation d'une transformation chimique par une réaction chimique

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Objectifs :

A chaque transformation chimique correspond une réaction chimique qui traduit la présence de réactifs à l’état initial et des produits à l’état final.
Mais comment peut-on en rendre compte simplement ?

1. La réaction chimique

a. Définition

A chaque transformation chimique est associée une réaction chimique qui permet de rendre compte à l’échelle macroscopique de cette transformation. On peut donc dire que l’évolution d’un système chimique est modélisée par une réaction chimique.

b. Modélisation de la transformation chimique par une réaction chimique

Exemple : Soit du fer métallique Fe réagissant avec du dioxygène O₂ : ce sont les réactifs. Ils réagissent entre eux pour conduire à un produit appelé oxyde de fer de formule Fe₂O₃.
Avant réaction, on a des atomes de fer et des atomes d’oxygène et après réaction, on retrouve les mêmes atomes mais « agencés » différemment pour former une autre molécule. De plus, la charge électrique est neutre avant comme après la réaction.
Donc en résumé : lors d’une réaction chimique, on peut remarquer qu’il y a une conservation :
– de la matière : c'est-à-dire conservation de la nature et du nombre des atomes mis en jeu.
– des charges mises en jeu.
Ceci peut être résumé par l’écriture symbolique de la réaction chimique, c'est-à-dire son équation chimique qui dresse en quelque sorte le bilan de la réaction.

2. Equation d'une réaction chimique

L’équation d’une réaction chimique est un code utilisé par tous les chimistes du monde. On utilise les symboles des éléments chimiques et des molécules qui en découlent.
Ceci se fait en 3 étapes :

1° On place de part et d’autre d’une flèche censée symboliser la transformation ou l’évolution du système chimique :
– La formule brute des réactifs à gauche de la flèche.
– La formule brute des produits obtenus à droite de la flèche.

2° Il faut préciser l’état physique des réactifs et des produits :
– (s) pour solide.
– (l) pour liquide.
– (g) pour gaz.
– (aq) pour les solutions aqueuses.

3° Il faut respecter la conservation de la matière et de la charge en équilibrant l’équation chimique : pour cela on utilise des coefficients stoechiométriques qui permettent d’ajuster le nombre des atomes et des charges afin de respecter ces conservations.

L’équation chimique relative à l’exemple précédent est la suivante :

L’équation-bilan indique que 4 moles de fer réagissent avec 3 moles de dioxygène pour former 2 moles d’oxyde de fer : ce sont les coefficients stoechiométriques (étymologiquement : « stoechio » signifie
« élément » ) qui nous donnent ces informations.

L'essentiel

Au cours d'une réaction chimique, les réactifs disparaissent pour donner les produits de la réaction. Malgré ces transformations chimiques, la nature et le nombre des atomes, ainsi que les charges des espèces mises en jeu se conservent. L'écriture de l'équation-bilan de la réaction, ajustée ( = équilibrée) grâce aux coefficients stœchiométriques, permet de mettre en évidence ces conservations.

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